机械基础第4章教案(4个

1、教学课题第四章工程材料第一节金属材料的性能讲授教师王燕飞教学时数2教学方法讲授教具多媒体教学时间3.11/3.12授课班级11变电、11机电教学重点金属材料的物理性能、化学性能和力学性能教学难点金属材料的力学性能教学目标知识目标: 掌握金属材料物理性能、化学性能和力学性能能力目标: 培养学生认真严谨的态度情感目标：培养学生热爱本专业的态度教学内容、方法和过程时间组织教学复习提问 生活中常见的机器讲授新课第一节 金属材料的性能黑色金属材料（如钢、铁）1、常用工程材料： 有色金属材料（如铝、铜）非金属材料（如塑料、橡胶等）。 物理性能：导电性、导热性、热膨胀性、磁性2、金属材料的使用性能： 化学性

2、能：抗氧化性、耐腐蚀性力学性能：强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度 铸造性3、金属材料的工艺性能 ： 锻造性 焊接性 切削加工性 热处理性一、金属材料的力学性能 金属材料的力学性能包括强度、塑性、硬度、冲击韧性和疲劳强度等。 1.强度：是材料在外力作用下抵抗塑性变形和破坏的能力。参数：(1)屈服强度:s = Fs / A0(2)抗拉强度:b = Fb / A02.塑性:是材料发生断裂前发生不可逆永久变形的能力。参数：（1）断后伸长率：=（L1-L0）/LO100%（2）断面收速率：=( A0-A1)/ AO100% 3.硬度： 是指金属材料抗拒局部变形，压痕或划伤的能力。（1） 布氏硬度：淬硬钢

3、球或硬质合金球，规定载荷作用下，测得压痕,经计算或查表，得到布氏硬度值。（HBS、HBW）优点：数据准确稳定、适合半成品缺点：压痕大，不适合测太薄零件（2） 洛氏硬度：120金刚石圆锥体，规定载荷作用下，在刻度盘上直接读出洛氏硬度值。（HRA、HRC、HRB）优点:操作简单、方便、适用范围广缺点：测量结果不够准确（3）维氏硬度：136四棱锥金刚石，规定载荷作用下，测对角线长度，通过计算，得到维氏硬度值。（HV）优点：轮廓清晰，数值准确缺点：成本高，只适合较高硬度材料 4.冲击韧性： 是指金属在冲击载荷的作用下折断时吸收变形能量的能力。参数：单位面积上的冲击功kv 5.疲劳强度: 疲劳：是指金属

4、在循环应力作用下，在一处或几处产生局部永久性累计损伤，经一定次数后产生裂纹或断裂的过程。 疲劳强度：是表示材料经周期性交变载荷作用下不知引起断裂的最大应力。 钢材 循环次数N = 107有色金属 循环次数N = 108 二、金属材料的其它性能简介 1.物理性能:密度、熔点、导热性、导电性、热膨胀性和磁性等。 2.化学性能：耐腐蚀性、抗氧化性 3.工艺性能：（1）铸造性能：如流动性、收缩性、偏析性、吸气性等；灰铸铁和青铜铸造性能好。（2）锻造性能：塑性好，变形抗力小则锻造性好；低碳钢好，普通钢好，铸铁没有锻造性（3）焊接性能：获得优质焊接接头的难易程度。低碳钢好，高碳钢和铸铁焊接性差（4）切削加

5、工性能：被切削加工的难易程度。硬度过高，刀具易磨损，甚至不能切削；硬度过低，容易粘刀，不宜断屑碳钢硬度在HBS时，有较好的切削加工性；灰铸铁有良好的切削加工性。小结：1、常用的金属材料2、金属材料的性能3、金属材料的力学性能指标作业：习题册p30课后反思： 本节内容量比较大，讲解的理论性比较强，学生接受一般，有些内容可以适当删减简化，讲得过多，学生掌握情况反而不一定好，需要精简一些。教学课题第二节 黑色金属材料讲授教师王燕飞教学时数2教学方法讲授教具教学时间3.14授课班级11变电、11机电教学重点黑色金属材料的性能、材料牌号教学难点黑色金属材料的材料牌号教学目标知识目标: 掌握黑色金属和有色

6、金属的材料性能能力目标: 培养学生认真严谨的态度情感目标：培养学生热爱本专业的态度教学内容、方法和过程时间组织教学复习提问 金属材料的力学性能讲授新课第二节 黑色金属材料金属材料是由金属元素或以金属元素为主而组成的并具有金属特性的工程材料。包括黑色材料和有色材料两大类。一、常用的黑色金属材料：钢、铁（一）钢：含碳量小于2.11%的铁碳合金，称为钢。1、钢的分类：低碳钢（c0.25%）（1）按碳含量可分为 中碳钢（c=0.25%0.6%）高碳钢（c0.6%）。（2）按是否含有合金元素分为 合金钢碳素钢普通钢（3）按钢的质量分为 优质钢高级优质钢 工具钢（4）按钢的用途分为 结构钢特殊性能钢2、常

7、用的碳素钢（1）普通碳素结构钢Q235AF-屈服强度是235MPa，A等级质量的沸腾钢。如:Q195;Q215;Q255,Q275应用：用于制造受力不大零件，螺钉，螺母，垫圈等；(2)优质碳素结构钢 45-含碳量为0.45%的优质碳素结构钢。 65Mn-含碳量为0.65%，含锰量在0.7%-1.2%之间的优质碳素结构钢。如：08F;20;30;45;15Mn;65Mn应用：受力不大高韧性的零件，螺栓，焊接件等；载荷较大的零件，连杆，曲轴，活塞销，凸轮等；弹性较高的零件，如钢丝绳，弹簧等；(3)碳素工具钢T8A-含碳量为0.8%的高级优质的碳素工具钢。如：T8A;T10A;T12A应用：用于制造

8、各种工具，如锉刀、手锤；量规、量块；（4）铸钢 ZG200-400-铸造用钢，屈服强度200MPa,抗拉强度400MPa如：ZG200-400 ；ZG310-570（ZGMn13）应用：大型齿轮；水压机的机座等；3、常用的合金钢 低合金钢： Q345合金渗碳钢:20CrMnTi（1）合金结构钢 合金调质钢:40Cr;40MnB 合金弹簧钢 : 60Si2Mn ,50CrVA 滚动轴承钢 :GCr15 A Q345（16Mn）-低合金结构钢，屈服强度345 MPa如：Q295；Q345；Q390应用：用于桥梁、船舶和车辆领域。B GCr-15-滚动轴承钢,含铬量1.5%如：GCr9,GCr15,

9、GCr9SiMn应用：滚动轴承专用钢 刃具钢：9SiCr,W18Cr4V（2）合金工具钢 量具钢:CrWMn,SiMn 模具钢:9SiCr,5CrMnMo不锈钢：12Cr13;20Cr13;1CR18Ni9(3) 特殊性能钢 耐热钢:15CrMo;13Cr13Mo耐磨钢:ZGMn13;软磁钢:（二）铸铁：含碳量大于2.11%的铁碳合金，称为铸铁。白口铸铁铸铁可分为 灰口铸铁球墨铸铁可锻铸铁（1）白口铸铁：碳以Fe3C的形式存在，硬脆，炼钢的原料。（2）灰口铸铁：碳以片状石墨的形式存在，良好的铸造，耐磨性，应用广泛，HT100;HT150;HT200;HT250;HT300;HT350;抗拉强度

10、值。（3）球墨铸铁：碳以球状石墨的形式存在。优良的性能。QT400-15表示抗拉强度400MPa，最低伸长率15%。（4）可锻铸铁：碳以团絮状石墨的形式存在，具有良好的性能。KTH330-08表示黑心可锻铸铁，抗拉强度300MPa，伸长率8%。小结：1、钢的分类、应用及性能2、铁的分类、应用及性能作业：练习册p33-8、9、10课后反思：理论性有些强，但和生活生产实际有联系，学生接受尚可。解读钢号这部分内容，没有深入讲解，感觉学生不一定能掌握，所以只举了一些常见的材料牌号，要求认识即可，掌握的应该还可以。教学课题 第五节 非金属材料 第六节 有色金属材料讲授教师王燕飞教学时数2教学方法讲授教具

11、多媒体教学时间3.18/3.19授课班级11变电、11机电教学重点有色金属材料的性能和应用，非金属材料的性能。教学难点有色金属材料的性能和应用，非金属材料的性能。教学目标知识目标：掌握有色金属材料、非金属材料的性能能力目标：培养学生认真严谨的态度情感目标：培养学生热爱本专业的态度教学内容、方法和过程时间组织教学复习旧课黑色金属材料的性能讲授新课第五节 有色金属材料除钢铁材料以外的金属材料，统称为有色金属。一、铝与铝合金1、钝铝 ：是一种银白金属，具有下列特性：（1）质轻、密度小（2）导电导热性好（3）抗腐蚀性能好（4）塑性好适合做导电材料和耐腐蚀零件。2、铝合金：加入适量的铜、镁硅、锰等元素构

12、成了铝合金。 （1） 变形铝合金：具有较高的强度和良好的塑性，可通过压力加工成各种型材，如：飞机构架、螺旋桨、起落架等。（2）铸造铝合金：具有良好的铸造性能，但塑性差，不适合压力加工，如：活塞、仪表外壳、发动机缸体。 二、铜与铜合金1、钝铜 :纯铜是紫红色，又称紫铜,有良好的导电导热性能，极好的塑形和耐腐蚀性，力学性能较差， 适合做导电材料和耐腐蚀零件。2、铜合金：(1)黄铜：铜与锌的合金。黄色，称黄铜。普通黄铜：H80 装饰品，H70弹壳，H62弹簧垫圈等分为 特殊黄铜：HPb59-1铅黄铜，轴承、垫圈、气阀 （2）青铜：指铜与锌或镍以外的元素组成的合金。青绿色，称青铜。 普通青铜（锡青铜）

13、：古镜、钟鼎等，分为 特殊青铜（无锡青铜）：轴承保持架、蜗轮等。 （3）白铜：铜镍合金。制造精密仪器，电阻器、热电偶。三、钛与钛合金1、纯钛：灰白色，密度小，熔点高，塑性好，强度、硬度低，良好的耐蚀性。2、钛合金：加入合金元素，形成合金。四、轴承合金：用来制造滑动轴承中轴瓦及轴瓦内衬的合金称为轴承合金。第六节 非金属材料一、工程塑料：以合成树脂为主要成分。二、橡胶：天然的或人工合成的高聚物的弹性体。三、陶瓷：粘土为主要成分。四、复合材料：多种材料复合而成。五、新材料简介1.纳米材料2.超导材料小结：1、有色金属材料的性能2、非金属材料的性能作业：练习册P33、34课后反思： 学生对本节内容反映

14、较好，有色金属和非金属的知识比较简单，只了解性能和用途即可，不要记牌号，生活中的实例很多，学生自己能主动的去学习身边的材料知识，效果不错。教学课题 第四节 钢的热处理讲授教师王燕飞教学时数2教学方法讲授教具多媒体教学时间3.21授课班级11变电、11机电教学重点钢热处理的作用及分类教学难点热处理的不同作用教学目标知识目标：了解热处理的作用及分类能力目标：培养学生认真严谨的态度情感目标：培养学生热爱本专业的态度教学内容、方法和过程时间组织教学复习节课 常用的有色金属和非金属。讲授新课第四节 钢的热处理热处理是通过加热、冷却的方法，以改变金属内部组织为手段，以改变金属的力学性能为目的的工艺方法，

15、一、钢的热处理钢的热处理是将钢件在固态范围内，采用适当方式进行加热、保温、冷却，以获得所需组织与性能的工艺。退火整体热处理 正火二、钢的热处理可分为 淬火回火表面淬火表面热处理 化学热处理三、钢的整体热处理1、退火：过程：加热到适当温度，保温一定时间，缓慢冷却。目的：降低硬度，提高塑性和韧性。2、正火：过程：加热到适当温度，保温一定时间，出炉空冷。 目的：细化组织，提高硬度，改善切削加工性。3、淬火：过程：加热到适当温度，保温一定时间，快速冷却。目的：提高钢的硬度、强度和耐磨性。4、回火：过程：将淬火刚重新加热到某一温度，保温一定时间，空冷到室温。目的：减少或消除内应力，稳定尺寸。（1） 低温回火：150-250刃具、量具、滚动轴承等。（2） 中温回火：250-500弹簧、发条、热作磨具等。（3） 高温回火：500-650螺栓、连杆、齿轮、曲轴等。四、钢